外星软着陆有多难？

航天器着陆在地外星球过程中，遇到的哪些困难会影响着陆的成功？航天史上哪些航天器成功了？

迄今为止，“月球软着陆俱乐部”的成员名单保持在四位：美国、苏联/ 俄罗斯、中国、印度。软着陆难道就这样困难吗？的确如此。

目前为止，人类尝试过的软着陆对象包括地球本身、月球、火星、小行星和彗星。火星软着陆成功的只有美国、苏联、中国，欧洲的着陆器摔坏了。在小行星上成功着陆的只有日本，而且是连续两次。欧洲曾经在楚留莫夫－格拉希门克彗星上软着陆了“菲莱”探测器，但着陆状态并不理想，很难说算不算成功。

月球距离地球最近，人们对月球正面的观察与勘测也更加全面。因此，在月球正面着陆看上去应该是最容易的。

不超过70%

世界上第一个打算在月球上软着陆的探测器是苏联在1965年发射的月球5号，因为反推火箭失效而坠毁了。其后的月球7号、8号也试图软着陆而没有成功，到1966年发射的月球9号终于取得了人类第一次月球软着陆成功。月球9号着陆后不到4个月，美国着陆器紧随而至，勘探者1号成功软着陆在月球表面。到了这一年的年底，苏联的月球13号再次取得软着陆成功。

60年代后半叶到70年代初，美国为了给阿波罗载人登月打前站，大规模发射各种月球着陆器。在勘探者1号之后又发射了2号至7号，其中2号和4号着陆失败，其他成功。这些着陆器的工作揭开了阿波罗登月的序幕，阿波罗11、12、14、15、16、17号连续取得登月成功，阿波罗13号没有进入奔月轨道。

阿波罗11号的登月舱

在此期间，苏联人也没有闲着，月球16、17号在1970年着陆成功，月球20号在1972年着陆成功。月球18号在1971年软着陆后失去了联系，苏联科学家判断它可能是掉进陡峭山地，摔坏了。1973年，月球21号软着陆成功，还释放了月球车。1974年月球23号在月球上着陆，这是一个采样返回型号，但着陆时掉进一个坑里失去了平衡。虽然它发回了一些数据，但采样工作失败了。月球24号在1976年发射，成功带回了月球岩石样本。

至此，人类第一阶段的月球软着陆活动宣告结束。在25次成功进入环月飞行的软着陆探测器中，有7次着陆失败。其中苏联共尝试软着陆12次，失败5次。美国共尝试软着陆13次，失败2次。如果排除有人操纵的阿波罗飞船，美国共尝试“勘探者”无人探测器着陆7次，失败2次。总体来说，美苏合计的无人探测器软着陆成功率并不算高，只有63.5%。

从上世纪90年代开始，国际航天界恢复了对月球的探索活动。但是近30年来，无论美、欧、日、印，发射的都是环月飞行器，只有中国、印度和以色列尝试在月球上软着陆。美国提出重返月球、月球商业货运计划和月球X大奖之后，虽然有很多机构提出了各种理念的月球软着陆器，但都没有进入实际发射。

难度在哪里

月球软着陆为什么如此之难？这是因为从地球到月球表面，需要经过几个比较惊险的阶段。首先是月球捕获，需要准确地计算着陆器轨道与月球轨道的交会位置，要让探测器正好被月球吸引过去，进入环绕月球飞行的轨道。如果错过，就要再等下个月甚至等好几个月。月球捕获的时候，还要精确控制着陆器速度的大小和方向，如果冲得太近，就直接撞到月球上坠毁了，连软着陆的机会都没有。“创世纪号”这次还是把这项工作完成了，应该说成就不小。

然后是着陆。这项工作要分成几个阶段来讨论。首先是着陆地点选择，这是在着陆器发射之前就完成的工作。理论上说，如果在月球正面着陆，可以找到的月面地形参考资料是很多的。以色列和美国关系良好，完全可以找到高精度的地图，用来精确选择一个宽阔平坦的位置。相比之下，嫦娥四号所着陆的月球背面，世界各国都没有足够精确的地图，嫦娥四号是依靠自身探测器和人工智能算法，一边探索一边下降，最后安全着陆的。

嫦娥四号月球探测器

当着陆器进入月球轨道后，要通过对月球表面的观测，找到预定的着陆地点，然后进入着陆程序。这个过程的内容和风险在前文中已经进行了一定的阐述。

上述程序，哪个出了问题，都会导致软着陆失败。更何况从地球上发射火箭同样存在风险。历史上有好几个星际探测器是在发射过程中出了问题，连初始的地球轨道都没能进入。还有的在地球轨道上出了问题，例如著名的阿波罗13号。

本文原标题为《外星软着陆，成功率有多少？》，原载于《太空探索》杂志2019年第6期。

文/华成

本文转载自公众微信号：中国航天科普

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